Показатели работоспособности сердца в покое и при мышечной работе
|
Положение и вид мышечной работы |
Организм |
Необходимый минутный объем для питания, л |
Систолический объем, мл | |
|
Быстрая ходьба |
Нетренированный Тренированный | |||
|
Быстрый бег |
Нетренированный Тренированный |
В положении лежа и при быстрой ходьбе сердце нетренированного человека для того, чтобы обеспечить необходимый минутный объем крови, вынуждено сокращаться с большей частотой, так как систолический объем у него меньше.
При быстром беге сердце нетренированного человека, имея недостаточный систолический объем крови, даже при ЧСС 200 ударов в минуту (предельная возможность) не может обеспечить минутный объем в 30 л крови, который необходим человеку при быстром беге. Поэтому нетренированный человек через несколько минут, а иногда и секунд после начала интенсивного бега, чувствует большое утомление и прекращает бег. Если же человек находится в условиях, когда прекратить бег невозможно и продолжает его, - наступает обморочное состояние.
Сердце тренированного человека может показывать удивительную работоспособность. При интенсивной физической работе систолический объем двух желудочков равен 400 мл (200+200), при ЧСС 200 ударов в минуту минутный объем крови может возрастать до 80 л.
Долго ли сердце может выдержать такую работу? При марафонском беге (42 км195 м), например, сердце тренированного человека, спортсмена-марафонца, сокращается с частотой 170-190 раз в минуту, производит 20 тыс. сокращений.
При обследовании лыжников-гонщиков, участников соревнований на дистанции 100 км было обнаружено, что за время прохождения дистанции (8 ч 22 мин) сердце спортсмена перекачало 35 т крови - целую железнодорожную цистерну!
И сердце при правильной тренировке от такой работы не изнашивается, а, наоборот, укрепляется. Здесь действует закон живых тканей: чем больше берешь (в разумных пределах), тем больше остается. Этому закону есть физиологическое обоснование. Секрет высокой работоспособности сердца тренированного человека - в сохранении строгого ритма работы и в том, что мышца тренированного сердца более густо пронизана кровеносными сосудами. Следовательно, в сердце лучше осуществляется питание мышечной ткани и ее работоспособность успевает восстанавливаться во время кратчайших пауз сократительного цикла.
ЧСС, или артериальный пульс, является весьма информативным показателем работоспособности сердечнососудистой системы и всего организма.
В процессе спортивной тренировки частота пульса в покое (утром, лежа, натощак) со временем становится реже за счет увеличения мощности каждого сердечного сокращения.
Урежение пульса, если оно не связано с заболеванием, увеличивает абсолютное время паузы в работе сердца, во время которой сердечная мышца отдыхает.
Средние значения ЧСС (уд./мин) для мужчин:
нетренированных 70-80;
тренированных 50-60.
Средние значения ЧСС (уд./мин) для женщин:
нетренированных 75-85;
тренированных 60-70.
Кровяное давление - давление крови внутри кровеносных сосудов на их стенки. Измеряют кровяное давление в плечевойартерии,поэтому его называют артериальным давлением (АД), которое является также весьма информативнымпоказателем состояния сердечнососудистой системыи всего организма.
Различают максимальное (систолическое) артериальноедавление (АД), которое создается при систоле (сокращении) левого желудочка сердца, и минимальное (диастолическое)АД, котороеотмечается в момент его диастолы (расслабления).
Пульсовое давление (пульсовая амплитуда) - разница между максимальным и минимальным АД.Давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).
В норме для студенческого возраста в покое максимальное АД находится в пределах 100-130; минимальное - 65-85,пульсовое давление - 40-45 мм рт. ст.
Стойкое повышение максимального АД в покое до 140-150 мм рт. ст. и более свидетельствует о гипертонической болезни, которая почти всегда является следствием сниженияэластичности стенок кровеносных сосудов. Реакция АД представлена в таблице.
Пульсовое давление при физической работе увеличивается,его уменьшение является неблагоприятным показателем (наблюдается у нетренированных людей). Снижениедавления может быть следствием ослабления деятельности сердца или чрезмерного сужения периферическихкровеносных сосудов.
Полный кругооборот крови по сосудистой системе в покое осуществления за 21-22 секунд, при физической работе - за 5 секунд и меньше.
При физической работе в результате увеличения скорости движения крови по сосудистой системе значительно повышается снабжение тканей тела питательными веществами и кислородом.
Особенно полезны циклические физические упражнения в условиях гигиенически чистого открытого воздуха, например, в лесопарке.
После прохождения через капилляры кровь попадает в вены и по ним возвращается к сердцу. Движение крови по венам затруднено, во-первых, по причине их удаленности от сердца и падения в них кровяного давления до 15-5 мм рт. ст., во-вторых, в большинстве случаев кровь движется по венам вверх против действия силы тяжести.
В венах имеются клапаны, обеспечивающие движение крови только по направлению к сердцу.
При длительном неподвижном положении тела венозная кровь, бедная питательными веществами и кислородом и насыщенная продуктами распада клеток, под влиянием силы тяжести может скапливаться (застаиваться) в различных органах и частях тела.
Стенки венозных сосудов тонкие, и скапливание излишнего объема крови в них может привести к деформации и расширению вен.
Застойные явления венозной крови вредно отражаются на функциях соответствующих органов в целом.
При динамической циклической мышечной работе движению крови в венах способствует дыхательный насос. Действие дыхательного насоса заключается в том, что при вдохе давление в грудной клетке понижается и даже может достигать отрицательных значений. Поэтому при учащении дыхания во время динамических, преимущественно циклических движений, увеличивается присасывающее действие грудной клетки, что способствует продвижению крови по венозным сосудам к сердцу.
При статических усилиях, сопровождающихся натуживанием, давление внутри грудной клетки, наоборот, повышается, что затрудняет кровообращение и снижает приток крови к сердцу по венам. В результате уменьшения объема крови, выбрасываемой в сосудистое русло, снижается АД, ухудшается кровоснабжение всех органов. Длительное или сильное натуживание резко ухудшает кровоснабжение головного мозга, что может привести к обморочному состоянию.
Поэтому при выполнении силовых статических упражнений надо стремиться не задерживать дыхание, а при занятиях с тяжестями (штанга, гири) и поднимании значительного веса необходимо осуществлять страховку.
При длительном, рационально построенном тренировочном процессе организм квалифицированных спортсменов адаптируется к статическим усилиям с задержкой дыхания, например, в тяжелой атлетике, и отрицательных последствий у спортсменов не наблюдается.
Мышечным насосом называют механизм принудительного продвижения венозной крови к сердцу с преодолением сил гравитации под воздействием ритмических сокращений и расслаблений скелетных мышц.
Когда участок вены между двумя клапанами наполнен кровью, сокращение расположенных рядом с ним мышц, сопровождаемое их утолщением, сдавливает вену и проталкивает порцию крови вверх, к сердцу, так как движению крови вниз, в противоположную от сердца сторону, препятствует закрывшийся клапан. При последующем расслаблении мышц данный участок вены расправляется и засасывает снизу через открывшийся клапан новую порцию крови. Сверху участок вены перекрывается клапаном, и кровь в обратном от сердца направлении не поступает в данный участок вены, а новая порция крови проталкивается по направлению к сердцу и т.д. Таким образом, скелетные мышцы при циклических движениях, когда ритмично чередуется их сокращение и расслабление, помогают сердцу обеспечивать циркуляцию крови в сосудистой системе.
Чем чаще сокращаются и расслабляются мышцы, чем полнее их сокращение и расслабление, тем большую помощь сердцу оказывает мышечный насос. Особенно эффективно он работает в таких упражнениях, как плавание, бег на лыжах и т.д.
Роль мышечного насоса ярко проявляется в явлении, которое называется гравитационным шоком.
Если спортсмен, например, после финиша бега, сразу остановится, то кровь под действием силы тяжести задержится в крупных венозных сосудах мышц ног, в которых прекратится действие мышечного насоса, и венозные сосуды будут широко раскрыты. Следовательно, сердце будет получать, и направлять в сосудистое русло недостаточное количество крови. Давление крови и кровоснабжение головного мозга резко понижаются, человек бледнеет, появляется головокружение, и может наступить обморочное состояние.
Чтобы избежать наступления гравитационного шока, необходимо соблюдать следующее правило: после интенсивного бега или других циклических упражнений на соревнованиях или тренировочных занятиях переходить в состояние покоя, т.е. останавливаться, следует постепенно. Сначала необходимо, снижая скорость бега, пробежать 50-100 м, а затем в течение 3-5 мин передвигаться шагом, постепенно замедляя ходьбу.
Кровеносная и дыхательная системы совместно выполняют одну из важнейших функций - осуществляют обмен кислородом и углекислотой между тканями тела и атмосферным воздухом.
Дыхательная система обеспечивает насыщение кровикислородом и выведение из нее углекислого газа. Кровеносная система обеспечивает контакт обогащенной кислородом крови с тканями тела. Кислород поступает в ткани, а в кровь из тканей переходит в углекислый газ - один из продуктов распада в процессе жизнедеятельности клеток. В легких кровь освобождается от углекислого газа и вновь насыщается кислородом.
Следовательно, эти системы являются звеньями одной цепи. Их деятельность строго координирована. Если, например, при физической работе повышается частота дыхания, то, соответственно, возрастает ЧСС. Таким же образом синхронно изменяются и другие показатели работоспособности сердечнососудистой и дыхательной систем.
Во время физических нагрузок функциональные показатели работы сердца изменяются. Увеличивается частота сердечных сокращений, возрастает ударный объем сердца, меняются показатели кровотока, увеличивается частота дыхания, происходят изменения и в других органах. Очень важно, чтобы показатели работы сердца не выходили за предельные нормы, особенно это касается людей, имеющих заболевания сердечнососудистой системы.
Норма частоты сердечных сокращений (ЧСС) в минуту у взрослых
Основные показатели работы сердца у взрослых людей следующие:
- норма частоты сердечных сокращений в покое - 65 уд./мин: у тренированных людей - 50 - 60 уд./мин, у нетренированных - 70-80 уд./мин;
- с возрастом ЧСС уменьшается;
- частота сердечных сокращений в минуту у женщин на 5 - 6 ударов больше, чем у мужчин;
- ЧСС увеличивается на 10 %, когда вы садитесь и на 20 % в положении стоя;
- во время сна ЧСС уменьшается на 5-7 уд./мин;
- после еды, особенно белковой, в течение 3 часов ЧСС увеличивается на 3-5 уд./мин;
Частота сердечных сокращений у взрослых растет пропорционально температуре окружающей среды (при повышении температуры тела на 10 С ЧСС увеличивается на 10 уд./мин) и интенсивности физической нагрузки.
Нормы ударного и минутного объема сердца
У физически активного человека по сравнению с «лежебокой» при разнице ЧСС в 20 уд./ мин сердце бьется за 1 час на 30 000 ударов реже, а за один год - более чем на 1 300 000 ударов.
В состоянии покоя (во время диастолы, расслабления) объем крови в желудочке состоит из трех составляющих:
- систолического (ударного) объема, выбрасываемого во время сокращения сердца;
- резервного объема, увеличивающего ударный при усилении сократительной функции миокарда (например, при физической нагрузке);
- остаточного объема, который не выбрасывается из желудочка даже при максимальном сокращении миокарда.
При увеличении физической нагрузки норма ударного объема сердца возрастает за счет резервного объема. Когда резервный объем крови будет исчерпан, рост ударного объема прекратится, а при очень больших нагрузках даже уменьшится, так как не будет эффективного наполнения сердца.
Детренированное сердце работает неэкономно и на любую нагрузку отвечает преимущественно повышением ЧСС, а не увеличением ударного выброса. Регулярная физическая нагрузка постепенно повышает мощность сердца, которое, сокращаясь относительно реже, но сильнее, способно обеспечить нормальное кровоснабжение всех включенных в нагрузку мышц.
Сердце нетренированного человека в состоянии покоя за одно сокращение выбрасывает в аорту 50 - 70 мл крови. Регулярные физические тренировки улучшают функцию сердца и увеличивают ударный объем до 90 - 1 10 мл в покое.
Минутный объем сердца определяется ударным объемом и ЧСС. При физической нагрузке МОС растет за счет того, что при активном сокращении мышц происходит сжатие вен, увеличивается отток крови из всех органов и сердце быстрее заполняется кровью. МОС в начале работы постепенно увеличивается за счет ударного объема и адекватного прироста ЧСС, а при достижении определенной мощности становится стабильным.
Виды кровотока и его нормы: скорость и показатели кровотока
Чтобы создать благоприятные условия для обменных процессов при физических нагрузках, кроме увеличения минутного объема сердца, требуется перераспределение кровотока в органах и тканях. Видов кровотока несколько, среди них выделяют мышечный, коронарный, мозговой и легочный.
Кровоток в мышцах. При физической нагрузке увеличиваются ЧСС, объем крови, который выталкивается из сердца в сосуды, давление крови. Все это необходимо для того, чтобы к работающим мышцам, которые пронизаны тонкими кровеносными сосудами (капиллярами), поступало больше кислорода. Часть из них работает, а другая «спит». Во время физической работы капилляры «просыпаются» и тоже включаются в работу. В результате увеличивается поверхность, через которую происходит обмен кислородом между кровью и тканью. Именно это специалисты считают основным фактором, обеспечивающим высокую работоспособность сердца.
Удельный вес кровотока в мышцах по отношению к общему кровотоку в организме увеличивается с 20 % в покое до 80 % при максимальных нагрузках.
Коронарный кровоток:
- снабжает кровью сердечную мышцу через правую и левую коронарные артерии;
- показатели коронарного кровотока в покое - 60-70 мл/мин на 100 г миокарда;
- при нагрузке увеличивается более чем в 5 раз;
- скорость коронарного кровотока регулируют обменные процессы в миокарде и величина давления в аорте.
Легочный кровоток:
- норма легочного кровотока определяется положением тела. В покое: лежа - 15 % общего объема крови, стоя - на 20 % меньше, чем лежа;
- сердечно-легочный кровоток увеличивается при физической нагрузке и перераспределяется за счет увеличения легочного компонента (с 600 мл до 1400 мл) и уменьшения сердечного;
- при интенсивных физических нагрузках площадь поперечного сечения легочных капилляров увеличивается в 2-3 раза и скорость прохождения крови через легкие возрастает в 2-2,5 раза.
Кровоток во внутренних органах. В покое кровообращение во внутренних органах составляет 50% минутного объема сердца. При увеличении физической нагрузки оно уменьшается и на пике составляет всего 3-4%. Этим обеспечивается оптимальное кровоснабжение работающих мышц, сердца и легких.
Удельный вес кровотока во внутренних органах уменьшается с 50% в покое до 3-4% при максимальных нагрузках.
Особенности частоты дыхания при физических нагрузках
Глубина и частота дыхания при физических нагрузках увеличивается за счет интенсивности сокращений дыхательных мышц: диафрагмы и межреберных. Чем больше они тренированы, тем эффективнее происходит вентиляция легких, которая повышается с увеличением нагрузки и потребности в кислороде. При максимальных нагрузках она может возрасти в 20 - 25 раз по сравнению с состоянием покоя за счет возрастания частоты (до 60 - 70 в минуту) и объема (с 15 до 50 % жизненной емкости легких) дыхания. У тренированных людей жизненная емкость легких, циркулирующий объем воздуха, максимальная вентиляция увеличиваются, а частота дыхания в покое уменьшается. Особенность дыхания при физической нагрузке заключается в том, что регулярные тренировки позволяют увеличить максимальное потребление кислорода на 15 - 30 %.
После вдоха кислород, проходя через верхние дыхательные пути и легкие, попадает в кровь. Малая доля кислорода растворяется в плазме крови, большая его часть связывается со специальным белком - гемоглобином, который содержится в эритроцитах. Именно он переносит кислород к работающим мышцам.
Потребление кислорода растет с интенсивностью нагрузки. Однако наступает момент, когда дыхание при физической нагрузке уже не сопровождается увеличением потребления кислорода. Этот уровень называется максимальным потреблением кислорода.
Углекислый газ, который мы выделяем при выдохе, является важнейшим регулятором функции внутренних органов. Его недостаток приводит к спазмам бронхов, сосудов, кишечника и может быть одной из причин стенокардии, артериальной гипертонии, бронхиальной астмы, язвы желудка, колита. Для того чтобы не было дефицита углекислоты в организме, не рекомендуется дышать очень глубоко. Полезным считается «поверхностное» дыхание, при котором сохраняется желание вдохнуть глубже.
Статья прочитана 30 391 раз(a).
Циркуляция массы крови в замкнутой системе сосудов осуществляется в основном при помощи сердца, так как оно является силой, создающей давление.
Функции сердца - резервуарная и нагнетательная. В период диастолы в нем накапливается очередная порция крови, а во время систолы часть этой крови выбрасывается в большой (аорту) или малый (легочную артерию) круги кровообращения.
Максимальный объем крови, находящийся в сердце, перед началом систолы желудочков составляет 140-180 мл. Этот объем получил название конечно-диастолический . Он характеризует максимальные возможности сердца как насоса.
В период систолы из желудочков выбрасывается порция крови по 60-80 мл. Этот объем получил название - систолический . Чем он больше и чем чаще происходят сокращения сердца, тем выше производительность сердца как насоса. Систолический объем новорожденных составляет примерно 3-4 мл. (В литературе часто используют синоним "ударный объем" или "сердечный выброс").
Для нормирования этого показателя его рассчитывают на площадь тела: СО:1,76 м 2 . Такой показатель называется ударным индексом . В норме он равен примерно 41 мл/м 2 у взрослого человека.
За 1 минуту у взрослого человека выбрасывается в среднем 4,5 - 5,0 л крови. Этот показатель носит название минутный объем кровообращения или минутный объем крови (МОК). Рассчитывается по формуле: МОК = ЧССхСО. ЧСС у новорожденных 140 уд/мин, поэтому у них МОК в среднем - 500 мл/мин. В расчете на площадь поверхности за 1 минуту сердце взрослого человека выбрасывает в каждый круг около 3 л/м 2 крови (МОК:1,76 м 2). Этот показатель получил название сердечный индекс .
После изгнания крови в желудочке остается примерно 70 мл крови. Этот объем получил название конечно-систолический . Он всегда имеется, т.к. сердце не способно выбросить всю содержащуюся в желудочках кровь. Данный объем характеризует способность сердца увеличить свою производительность. При повышении сократимости сердца возрастает систолический объем за счет конечно- систолического. Поэтому конечно-систолический объем принято делить на два отдельных объема: остаточный и резервный .
Остаточный - это тот объем, который остается в сердце даже после самого мощного сокращения.
Резервный - это тот объем крови, который может выбрасываться из желудочка при усиленной его работе, в дополнение к систолическому объему в условиях покоя.
В настоящее время имеется достаточно большое количество методов для определения СО и МОК.
Наиболее точный метод определения МОК был предложен в 1870 г Фиком. Для этого определяют разницу между содержанием кислорода в артериальной и венозной крови и объем кислорода, потребляемый за минуту. Сложность метода заключается в том, что кровь необходимо забирать зондом из правого предсердия.
Поэтому в настоящее время предпочитают косвенные методы определения МОК. Например, метод Стюарта - Гамильтона, основанный на определении в крови скорости распространения специально введенного вещества (индифферентные красители или радиоизотопы).
Внешнее проявление сердечной деятельности
Во время сокращения сердечной мышцы некоторые параметры его деятельности можно зарегистрировать. В частности выделяют механические, звуковые (акустические) и электрические проявления сердечной деятельности.
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ СЕРДЦА.
Основной функцией сердца является нагнетание крови в систему сосудов. Насосная функция сердца характеризуется несколькими показателями. Одним из важнейших показателей работы сердца является минутный объем кровообращения (МОК) - количество крови, выбрасываемое желудочками сердца в минуту. МОК левого и правого желудочков одинаков. Синонимом понятия МОК является термин «сердечный выброс» (СВ). МОК - это интегральный показатель работы сердца, зависящий от величины систолического объема (СО) - количества крови (мл; л), выбрасываемого сердцем за одно сокращение, и ЧСС. Таким образом, МОК (л/мин) = СО (л) х ЧСС (уд/мин). В зависимости от характера деятельности человека в данный момент времени (особенности физической работы, поза, степень психоэмоционального напряжения и др.) доля вклада ЧСС и СО в изменения МОК различна. Ориентировочные величины ЧСС, СО и МОК в зависимости от положения тела, пола, физической подготовленности и уровня физической активности представлены в табл. 7.1.
Частота сердечных сокращений
ЧСС в покое. ЧСС - один из самых информативных показателей состояния не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в целом. Начиная с рождения и до 20-30 лет ЧСС в покое снижается со 100-110 до 70 уд/мин у молодых нетренированных мужчин и до 75 уд/мин у женщин. В дальнейшем, с увеличением возраста, ЧСС незначительно возрастает: у 60-76-летних в покое по сравнению с молодыми на 5-8 уд/мин.
ЧСС при мышечной работе. Единственной возможностью повысить доставку кислорода к работающим мышцам является увеличение объема крови, поступающей к ним в единицу времени. Для этого должен возрасти МОК. Поскольку ЧСС прямо влияет на величину МОК, то повышение ЧСС при мышечной работе является обязательным механизмом, направленным на удовлетворение значительно возрастающих нужд метаболизма. Изменения ЧСС при работе показаны на рис. 7.6.
Если мощность циклической работы выразить через величину потребляемого кислорода (в процентах от величины максимального потребления кислорода - МПК), то ЧСС возрастает в линейной зависимости от мощности работы (потребления Ог, рис. 7.7). У женщин при условии равного с мужчинами потребления Ог ЧСС обычно на 10-12 уд/мин выше.
Наличие прямо пропорциональной зависимости между мощностью работы и величиной ЧСС делает частоту пульса важным информативным показателем в практической деятельности тренера и педагога. При многих видах мышечной деятельности ЧСС - точный и легкоопределяемый показатель интенсивности выполняемых физических нагрузок, физиологической стоимости работы, особенностей протекания периодов восстановления.
Для практических нужд необходимо знать величину максимальной ЧСС у лиц разного пола и возраста. С возрастом максимальные величины ЧСС как у мужчин, так и у женщин снижаются (рис. 7.8.). Точную величину ЧСС у каждого конкретного человека можно определить лишь опытным путем, регистрируя частоту пульса во время работы возрастающей мощности на велоэргометре. Практически для ориентировочного суждения о максимальной ЧСС человека (независимо от пола) используют формулу: ЧССмаКс = 220 - возраст (в годах).
Систолический объем сердца
Систолический (ударный) объем сердца - это количество крови, выбрасываемое каждым желудочком за одно сокращение. Наряду с ЧСС СО оказывает существенное влияние на величину МОК. У взрослых мужчин СО может меняться от 60-70 до 120-190 мл, а у женщин - от 40-50 до 90-150 мл (см. табл. 7.1).
СО - это разность между конечно-диастолическим и конечно-систолическим объемами. Следовательно, увеличение СО может происходить как посредством большего заполнения полостей желудочков в диастолу (увеличение конечно-диастолического объема), так и посредством увеличения силы сокращения и уменьшения количества крови, остающейся в желудочках в конце систолы (уменьшение конечно-систолического объема). Изменения СО при мышечной работе. В самом начале работы из-за относительной инертности механизмов, приводящих к увеличению кровоснабжения скелетных мышц, венозный возврат возрастает сравнительно медленно. В это время увеличение СО происходит в основном благодаря увеличению силы сокращения миокарда и уменьшению конечно-систолического объема. По мере продолжения циклической работы, выполняемой в вертикальном положении тела, благодаря значительному увеличению потока крови через работающие мышцы и активации мышечного насоса, возрастает венозный возврат к сердцу. Вследствие этого конечно-диастолический объем желудочков у нетренированных лиц со 120-130 мл в покое повышается до 160-170 мл, а у хорошо тренированных спортсменов даже до 200-220 мл. В это же время происходит увеличение силы сокращения сердечной мышцы. Это, в свою очередь, приводит к более полному опорожнению желудочков во время систолы. Конечно-систолический объем при очень тяжелой мышечной работе может уменьшиться у нетренированных до 40 мл, а у тренированных до 10-30 мл. То есть увеличение конечно-диастолического объема и уменьшение конечно-систолического приводят к значительному повышению СО (рис. 7.9).
В зависимости от мощности работы (потребления О2) происходят довольно характерные изменения СО. У нетренированных людей СО максимально увеличивается по сравнению с его уровне м в покое на 50-60%. У большинства людей при работе на велоэргометре СО достигает своего максимума при нагрузках с потреблением кислорода на уровне 40-50% от МПК (см. рис. 7.7). Иначе говоря, при увеличении интенсивности (мощности) циклической работы в механизме увеличения МОК в первую очередь используется более экономичный путь увеличения выброса крови сердцем за каждую систолу. Этот механизм исчерпывает свои резервы при ЧСС, равной 130-140 уд/мин.
У нетренированных людей максимальные величины СО уменьшаются с возрастом (см. рис. 7.8). У людей старше 50 лет, выполняющих работу с тем же уровнем потребления кислорода, что и 20-летние, СО на 15-25% меньше. Можно считать, что возрастное уменьшение СО является результатом снижения сократительной функции сердца и, по-видимому, уменьшения скорости расслабления сердечной мышцы.
Минутный объем кровообращения
Важным показателем состояния сердца является минутный объем кровотока, или минутный объем кровообращения (МОК). Нередко используют синоним понятия МОК - сердечный выброс (СВ). Величина МОК, являясь производной от СО и ЧСС (МОК = СО х ЧСС), зависит от многих факторов (см. табл. 7.1). Среди них ведущее значение имеют размеры сердца, состояние энергетического обмена в покое, положение тела в пространстве, уровень тренированности, величины физического или психоэмоционального напряжения, вид работы (статическая или динамическая), объем активных мышц.
В покое в положении лежа МОК у нетренированных и тренированных мужчин составляет 4,0-5,5 л/мин, а у женщин - 3,0-4,5 л/мин (см. табл. 7.1). В связи с тем, что МОК зависит от размера тела, при необходимости сравнения МОК у людей разного веса используют относительный показатель - сердечный индекс - отношение величины МОК (в л/мин) к площади поверхности тела (в м2). Площадь поверхности тела определяют по специальной номограмме, исходя из данных о весе и росте человека. У здорового человека в условиях основного обмена сердечный индекс обычно равен 2,5-3,5 л/мин/м2. В некоторых ситуациях (например, при низкой температуре окружающей среды) даже в условиях физического покоя возрастает энергетический обмен в организме. Это приводит к возрастанию ЧСС и, соответственно, МОК.
В положении стоя у всех людей МОК обычно на 25-30% меньше, чем лежа (см. табл. 7.1). Это связано с тем, что в вертикальном положении тела значительные объемы крови скапливаются в нижней половине туловища. Вследствие этого заметно уменьшается СО.
МОК и общий объем циркулирующей крови. Общий объем крови, находящейся в кровеносных сосудах, называется объемом циркулирующей крови (ОЦК). ОЦК - это важный параметр, определяющий давление, при котором происходит наполнение сердца кровью во время диастолы, а значит, и величину систолического объема. Величина ОЦК может претерпевать значительные изменения при переходе тела человека в вертикальное положение, при мышечных нагрузках, при воздействиях гормональных факторов, изменениях степени тренированности, окружающей температуры и т.д.
У взрослого человека около 84% всей крови находится в большом круге, 9% - в малом (легочном) круге и 7% - в сердце. Около 60-70% всей крови содержится в венозных сосудах.
Изменение МОК при мышечной работе. В условиях мышечной деятельности запросы мышц в кислороде возрастают пропорционально мощности выполняемой работы. При этом общее потребление организмом кислорода может возрастать в 10 и более раз. Вполне естественно, что это требует значительного увеличения МОК. Зависимость между величиной потребления кислорода (или мощностью работы) и МОК, вплоть до его предельных величин, носит линейный характер (см. рис. 7.7). Как уже отмечалось, МОК зависит от величины СО и ЧСС (МОК = СО х ЧСС). При мышечной работе увеличение МОК обусловлено возрастанием как СО, так и ЧСС. Конкретная величина МОК зависит от многих факторов. В частности, при одинаковой мощности работы в позе сидя или стоя МОК меньше, чем при работе в горизонтальном положении (рис. 7.10). При предельных аэробных нагрузках МОК у тренированных мужчин и женщин значительно выше, чем у нетренированных. Максимальные величины МОК у нетренированных мужчин и женщин уменьшаются с возрастом (см. рис. 7.8). При прочих равных условиях (пол, возраст, тренированность, положение исследуемого, окружающая температура и другие факторы) МОК зависит от объема активной мышечной массы и характера выполняемой работы. При динамической работе, в которой участвуют небольшие мышечные группы (например, работа одной или двумя руками), МОК меньше, чем при работе более"крупных мышц ног. При статической работе в отличие от динамической МОК почти не меняется. Это связано с тем, что кровообращение в мышцах практически прекращено. Приток крови к сердцу либо не меняется, либо даже может уменьшаться. Небольшие увеличения МОК, которые отмечают при изометрических сокращениях, связаны с заметным увеличением ЧСС при такого рода работе.
Важным показателем работоспособности сердца является систолический объем крови(СО) - количество крови, выталкиваемое одним желудочком сердца в сосудистое русло при одном сокращении.
Рис 1.
нетренированный организм
тренированный организм
- 1 - покой
- 2 - быстрая ходьба
- 3 - быстрый бег
Другими информативными показателем работоспособности сердца является число сердечных сокращений (ЧСС) (артериальный пульс).
В процессе спортивной тренировки ЧСС в покое со временем становится реже за счет увеличения мощности каждого сердечного сокращения.
Таблица 1. Показатели числа сердечных сокращений. (уд/ мин)
|
Тренированный организм |
Нетренированный организм |
||
Показатели числа сердечных сокращений в покое и при мышечной работе:
нетренированный организм
тренированный организм
- 1 - покой
- 2 - быстрая ходьба
- 3 - быстрый бег
Сердце нетренированного человека для обеспечения необходимого минутного объема крови (количество крови, выбрасываемое одним желудочком сердца в течение минуты) вынуждено сокращаться с большей частотой, так как у него меньше систолический объем.
Сердце тренированного человека более часто пронизано кровеносными сосудами, в таком сердце лучше осуществляется питание мышечной ткани и работоспособность сердца успевает восстановиться в паузах сердечного цикла. Схематично сердечный цикл можно разделить на 3 фазы: систола предсердий (0.1 с), систола желудочков (0.3 с) и общая пауза (0.4 с). Даже если условно принять, что эти части равны по времени, то пауза отдыха у нетренированного человека при ЧСС 80 уд./мин будет равна 0,25 с, а у тренированного при ЧСС 60 уд./ мин пауза отдыха увеличивается до 0,33 с. Значит, сердце тренированного человека в каждом цикле своей работы имеет большее времени для отдыха и восстановления.
Кровяное давление- давление крови внутри кровеносных сосудов на их стенки. Измеряют кровяное давление в плечевой артерии, поэтому его называют артериальное давление (АД), которое является весьма информативным показателем состояния сердечно-сосудистой системы и всего организма.
Различают максимальное (систолическое) АД, которое создается при систоле (сокращении) левого желудочка сердца, и минимальное (диастолиеское) АД, которое отмечается в момент его диастолы (расслабления). Пульсовое давление (пульсовая амплитуда) разница между максимальным и минимальным АД. Давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).
В норме для студенческого возраста в покое максимальное АД находится в пределах 100-130; минимальное- 65-85, пульсовое давление- 40-45 мм рт. ст.
Пульсовое давление при физической работе увеличивается, его уменьшение является неблагоприятным показателем (наблюдается у нетренированных людей). Снижение давления может быть следствием ослабления деятельности сердца или чрезмерного сужения периферических кровеносных сосудов.
Таблица 2.
Полный круговорот крови по сосудистой системе в покое осуществляется за 21-22 секунды, при физической работе - 8 секунд и меньше, что ведет к повышению снабжения тканей тела питательными веществами и кислородом.
Физическая работа способствует общему расширению кровеносных сосудов, нормализации тонуса их мышечных стенок, улучшению питания и повышению обмена веществ в стенках кровеносных сосудов. При работе окружающих сосуды мышц происходит массаж стенок сосудов. Кровеносные сосуды, проходящие через мышцы (головного мозга, внутренних органов, кожи), массируются за счет гидродинамической волны от учащения пульса и за счет ускоренного тока крови. Все это способствуют сохранению эластичности стенок кровеносных сосудов и нормальному функционированию сердечно-сосудистой системы без патологических отклонений. физический нагрузка упражнение нервный
Напряженная умственная работа, малоподвижный образ жизни, особенно при высоких нервно- эмоциональных напряжениях, вредные привычки вызывают повышение тонуса и ухудшению питания стенок артерий, потерю их эластичности, что может привести к стойкому повышению в них кровяного давления, и, в конечном итоге, к гипертонической болезни.
Потеря эластичности кровеносных сосудов, а значит, повышение их хрупкости и сопутствующее этому повышение кровяного давления могут привести к разрыву кровеносных сосудов. Если разрыв происходит в жизненно важных органах, то наступает тяжелое заболевание или скоропостижная смерть.
Поэтому для сохранения здоровья и работоспособности необходимо активизировать кровообращение с помощью физических упражнений. Особенно полезное влияние на кровеносные сосуды оказывают занятия циклическими видами упражнений: бег, плавание, бег на лыжах, на коньках, езда на велосипеде.
